高纯度钙钛矿厘米级晶体生长的新策略

作为替代低成本太阳能电池中硅的竞赛的一部分，被称为金属卤化物钙钛矿的半导体受到青睐，因为它们可以通过溶液加工成具有特殊光伏效率的薄膜。一个伙伴关系KAUST牛津大学的研究人员目前发现了一种策略，通过表面张力的影响，将钙钛矿生长成厘米级的高纯度晶体。

在它们的自然状态下，钙钛矿在移动太阳能产生的电力时存在问题，因为它们与随机取向的颗粒结晶。KAUST太阳能中心的Osman Bakr和他的同事们正在研究如何利用逆温度结晶(ITC)来帮助大幅加快这些载流子的流动。这种技术利用特殊的有机液体和热能迫使钙钛矿固化成类似单晶的结构——这是器件的最佳配置。

虽然ITC能比标准化学方法更快地生产出高质量的钙钛矿，但人们对在高温有机液体中开始结晶的探测机制知之甚少。Bakr小组的博士生Ayan Zhumekenov回忆说，在使ITC适应大规模生产的努力中，他发现了一个重要的证据。

在某种程度上，我们意识到当晶体出现时，它通常是在溶液的表面，”他说。当我们使用浓缩溶液时尤其如此。

Ayan Zhumekenov, Bakr团队的博士生

KAUST团队与牛津大学的理论家合作，以确定界面如何影响钙钛矿在ITC中的生长。他们认为，金属卤化物和溶剂分子最初紧紧地结合在一起，在更高的温度下开始拉伸和减弱。在足够的热能作用下，复合材料断裂，钙钛矿开始结晶。

然而有趣的是，研究人员发现，由于表面张力，位于溶液表面的复合物可以通过额外的力量——强大的内聚力，使特定的昆虫能够跨越池塘和湖泊。表面提供的额外引力使它更容易分离浮在液体上的核晶体和溶剂-钙钛矿复合物。

通过利用这些知识，研究人员能够生产出厘米大小的超薄单晶体，并制作出具有与现代设备相媲美的特性的光电探测器原型。尽管由于其微尺度的厚度，单晶目前是脆弱和难以处理的，Zhumekenov解释说，这种方法可以帮助引导钙钛矿在特定的基底上生长。

考虑到界面和表面张力的作用可能会产生根本性的影响，我们可以得到大面积生长，而且它不局限于特定的金属阳离子——你可以有一个钙钛矿结构的材料库。欧洲杯足球竞彩

东印度缎木Zhumekenov，博士生,•克尔的组